主蒸汽流量計(jì)故障的處理分析
主蒸汽流量是聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的控制參數(shù)。本文主要從以下三方面做了介紹：首先介紹了差壓式流量計(jì)的常見(jiàn)故障，其次重點(diǎn)解釋了處理故障前應(yīng)采取的措施，***后說(shuō)明了差壓式流量計(jì)故障的處理方法。
0.前言
主蒸汽流量作為聯(lián)合循環(huán)機(jī)組重要的控制參數(shù)，其決定著滑壓曲線(xiàn)的變化趨勢(shì)，影響著主蒸汽閥門(mén)的開(kāi)度。如果發(fā)生異?，F(xiàn)象，一定要采取安全可靠的處理方法，在處理過(guò)程中方式方法尤為重要。
主蒸汽流量一般采用差壓式流量計(jì)，由一個(gè)流量孔板產(chǎn)生三組取樣，分別接出三臺(tái)差壓式流量變送器。
1.差壓式流量計(jì)的組成及工作原理
主蒸汽流量計(jì)一般由流量孔板、一次閥門(mén)、引壓管路、二次閥門(mén)、排污閥門(mén)、平衡門(mén)和差壓變送器組成。其工作原理為，通過(guò)引壓管路將流量孔板差壓引入到差壓變送器。來(lái)自正、負(fù)引壓管路的壓力直接作用于變送器傳感器雙側(cè)隔離膜片上，通過(guò)膜片內(nèi)的密封液傳導(dǎo)至測(cè)量元件上，測(cè)量元件將測(cè)得的差壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為與之對(duì)應(yīng)的電信號(hào)傳遞給轉(zhuǎn)化器，經(jīng)過(guò)放大等處理變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)電信號(hào)輸出。
2.差壓式流量計(jì)的常見(jiàn)故障
常見(jiàn)的故障分為引壓管路和閥門(mén)部分故障、差壓變送器故障兩大類(lèi)。
2.1 引壓管路和閥門(mén)部分故障
引壓管路和閥門(mén)部分故障主要包括有引壓管路堵塞、引壓管路結(jié)冰和閥門(mén)連接處泄露等。
常見(jiàn)的引壓管堵塞分為負(fù)引壓管堵塞和正引壓管堵塞。當(dāng)負(fù)引壓管堵塞，流量增加而負(fù)引壓管又堵塞時(shí)，流量計(jì)示值會(huì)升高，但增加量變小。當(dāng)流量降低而負(fù)引壓管又堵塞時(shí)，流量計(jì)示值下降。管道中流量不變（保持原流量），則其流量計(jì)示值不變。當(dāng)正引壓管堵塞。當(dāng)流量增加時(shí)，流體管道中的靜壓力亦相應(yīng)增加，設(shè)其增加值為 P0，同時(shí)，因流速增加而靜壓降低，設(shè)其值為 P1。若 P0=P1，則流量計(jì)示值不變；若 P0>P1，則流量計(jì)示值增加；若 P0<P1，則流量計(jì)示值降低。當(dāng)流量降低時(shí)，流體管道中的靜壓力亦相應(yīng)降低，設(shè)其降低值為 P1，同時(shí)，因流速降低而靜壓升高，設(shè)其值為 P0。若 P0=P1，則流量計(jì)示值不變；若 P0>P1，則流量計(jì)示值下降；若 P0<P1，則流量值升高。管道中流量不變（保持原流量），則其流量計(jì)示值不變。
引壓管路結(jié)冰和引壓管路堵塞現(xiàn)象較為接近，但其處理方式不同。閥門(mén)連接處泄漏亦可以分為兩類(lèi)負(fù)壓側(cè)泄漏和正壓側(cè)泄漏。負(fù)壓側(cè)閥門(mén)連接處泄漏，當(dāng)流量 F 增加，而負(fù)引壓管泄漏時(shí)，則流量值會(huì)增加。當(dāng)流量下降時(shí)，負(fù)引壓管靜壓增高為 P0，負(fù)引壓管泄漏為P1。若 P0=P1，則流量計(jì)示值不變；若 P0>P1，則流量計(jì)示值升高；若 P0<P1，則流量計(jì)示值下降。正壓側(cè)閥門(mén)連接處泄漏，當(dāng)流量增加時(shí)，負(fù)引壓管靜壓下降為 P0，正引壓管泄漏為 P1。若 P0=P1，則流量計(jì)示值不變；若 P0>P1，則流量計(jì)示值升高；若 P0<P1，則流量計(jì)示值下降。
2.2 差壓變送器故障
差壓變送器故障主要包括零點(diǎn)漂移，膜片變型或損壞和電子元件故障等。差壓變送器的故障主要表現(xiàn)為，在流量穩(wěn)定的情況下產(chǎn)生測(cè)量的波動(dòng)，或發(fā)生階躍性的測(cè)量值跳變。
3.主蒸汽流量計(jì)的重要性及常見(jiàn)故障處理前應(yīng)采取的措施
主蒸汽流量的重要性主要體現(xiàn)在滑壓曲線(xiàn)上，滑壓曲線(xiàn)事關(guān)旁路控制和主蒸汽調(diào)閥開(kāi)度。因此主蒸汽流量的故障處理尤其重要，在就地處理故障前應(yīng)采取必要的熱控措施，保證機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
3.1 主蒸汽流量的重要性
旁路控制系統(tǒng)的任務(wù)是保證燃機(jī)點(diǎn)火后系統(tǒng)建壓，汽輪機(jī)啟動(dòng)前維持沖轉(zhuǎn)壓力，汽機(jī)沖車(chē)后旁路及時(shí)關(guān)閉，事故工況迅速開(kāi)啟避免鍋爐超壓。聯(lián)合循環(huán)余熱鍋爐設(shè)計(jì)為 100% 旁路，可以保證在汽機(jī)全切的情況下保證余熱鍋爐所產(chǎn)生的蒸汽可以通過(guò)旁路系統(tǒng)循環(huán)通流。
高壓旁路蒸汽調(diào)節(jié)閥壓力控制為單回路控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)方案如下：汽輪機(jī)啟動(dòng)前，高壓旁路蒸汽調(diào)節(jié)閥的設(shè)定值跟隨實(shí)際壓力，進(jìn)行自動(dòng)升降，從而維持在汽輪機(jī)的沖轉(zhuǎn)壓力，沖車(chē)完成后設(shè)定值轉(zhuǎn)為由協(xié)調(diào)控制根據(jù)高壓主蒸汽流量經(jīng)過(guò)函數(shù)折算出主蒸汽壓力的設(shè)定值，并在此設(shè)定值上加上 0.7MPa 偏差，保證汽輪機(jī)壓力控制回路起作用，從而高旁調(diào)閥保證處于自動(dòng)且全關(guān)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)高壓主蒸汽全部進(jìn)入汽輪機(jī)做功。高壓主蒸汽壓力設(shè)定值滑壓曲線(xiàn)見(jiàn)附表 1。
如果發(fā)生流量測(cè)量比實(shí)際偏大的情況，對(duì)高壓旁路的控制影響主要為高壓主蒸汽壓力設(shè)定值偏高，影響高壓旁路的保護(hù)正常動(dòng)作。對(duì)主汽調(diào)閥的影響為高壓主蒸汽壓力設(shè)定值偏高，主汽調(diào)門(mén)會(huì)關(guān)小，影響汽輪機(jī)的正常發(fā)電量，甚至可能導(dǎo)致主機(jī)保護(hù)動(dòng)作發(fā)生非停。
如果發(fā)生流量測(cè)量比實(shí)際偏小的情況，對(duì)高壓旁路的控制影響主要為高壓主蒸汽壓力設(shè)定值偏小，高壓旁路會(huì)開(kāi)閥泄壓，如果偏差較大會(huì)危機(jī)汽機(jī)運(yùn)行安全。對(duì)主汽調(diào)閥的影響為高壓主蒸汽壓力設(shè)定值偏高，主汽調(diào)門(mén)會(huì)開(kāi)大，影響余熱鍋爐的汽包水位控制，甚至可能導(dǎo)致主機(jī)保護(hù)動(dòng)作發(fā)生非停。
3.2 常見(jiàn)故障處理前應(yīng)采取的措施
如果發(fā)生主蒸汽流量計(jì)的故障，情況可分為一臺(tái)故障、兩臺(tái)故障和三臺(tái)故障三種情況，根據(jù)故障的情況不同處理采取的熱控措施亦不同，下面將以引壓管路保溫措施不到位，導(dǎo)致其結(jié)冰為例，分別針對(duì)以上三種情況分別予以論述。
3.2.1 一臺(tái)故障的處理措施
當(dāng)一臺(tái)差壓式流量變送器結(jié)冰時(shí)，具體情況可能分為兩種，一種為正壓側(cè)先結(jié)冰，負(fù)壓側(cè)后結(jié)冰，一種為負(fù)壓側(cè)先結(jié)冰，正壓側(cè)后結(jié)冰。
當(dāng)發(fā)生種情況時(shí)流量顯示會(huì)快速上升，當(dāng)負(fù)壓側(cè)再結(jié)冰時(shí)，流量顯示會(huì)下降，當(dāng)正壓側(cè)和負(fù)壓側(cè)全部結(jié)冰時(shí)流量顯示為零。當(dāng)發(fā)生第二種情況時(shí)流量顯示會(huì)快速下降，當(dāng)正壓側(cè)再結(jié)冰時(shí)，流量顯示會(huì)下
降，當(dāng)負(fù)壓側(cè)和正壓側(cè)全部結(jié)冰時(shí)流量顯示為零。
當(dāng)發(fā)生上述情況時(shí)，熱控應(yīng)及時(shí)采取邏輯強(qiáng)置措施。強(qiáng)置的具體措施為強(qiáng)置流量顯示和差壓測(cè)量的壞質(zhì)量判斷。具體流量強(qiáng)置數(shù)值應(yīng)咨詢(xún)運(yùn)行人員，并根據(jù)就地處理進(jìn)度確定強(qiáng)置的數(shù)值，如果采取強(qiáng)置大值的方法應(yīng)在此基礎(chǔ)上增加一定的偏置，如果采取強(qiáng)置小值的方法應(yīng)在此基礎(chǔ)上減少一定的偏置，以此保證在邏輯三取中時(shí)不會(huì)選中結(jié)冰的差壓式流量變送器，保證正常測(cè)量的數(shù)值參與調(diào)節(jié)和保護(hù)。詳見(jiàn)圖 1。
3.2.2兩臺(tái)故障的處理措施
當(dāng)出現(xiàn)第二臺(tái)差壓式流量變送器結(jié)冰時(shí)，應(yīng)根據(jù)臺(tái)結(jié)冰時(shí)強(qiáng)置的情況采取相應(yīng)的措施。如果臺(tái)采取強(qiáng)置大值的方法，第二臺(tái)應(yīng)采取強(qiáng)置小值的方法；如果臺(tái)采取強(qiáng)置小值的方法，第二臺(tái)應(yīng)采取強(qiáng)置大值的方法。以此保證在邏輯三取中時(shí)不會(huì)選中結(jié)冰的兩臺(tái)差壓式流量變送器，保證正常測(cè)量的數(shù)值參與調(diào)節(jié)和保護(hù)。具體操作如圖 1。
3.2.3三臺(tái)故障的處理措施
當(dāng)出現(xiàn)第三臺(tái)差壓式流量變送器結(jié)冰時(shí)，首先應(yīng)立即強(qiáng)置當(dāng)前值保證機(jī)組的正常運(yùn)行。然后再根據(jù)實(shí)際情況，采取后續(xù)措施。
新建燃機(jī)負(fù)荷 – 鍋爐蒸汽流量曲線(xiàn)。根據(jù)近期歷史趨勢(shì)，總結(jié)出燃機(jī)負(fù)荷 – 鍋爐蒸汽流量曲線(xiàn)，通過(guò) POLY 函數(shù)實(shí)現(xiàn)燃機(jī)負(fù)荷和主蒸汽流量的對(duì)應(yīng)替代，此曲線(xiàn)可以應(yīng)對(duì)網(wǎng)調(diào)的負(fù)荷調(diào)節(jié)。選取近期歷史趨勢(shì)的原因?yàn)橛绊懼髡羝髁康钠渌蛩兀ɡ绛h(huán)境溫度、濕度和燃機(jī)排汽溫度等）的變換較小，主蒸汽流量變化的主要影響因素為燃機(jī)負(fù)荷，以此來(lái)保證燃機(jī)負(fù)荷 – 鍋爐蒸汽流量曲線(xiàn)的可靠性。
但是由于近期趨勢(shì)可能收集不到部分負(fù)荷段的相關(guān)數(shù)據(jù)，在超出現(xiàn)有數(shù)據(jù)負(fù)荷的部分應(yīng)采取必要的補(bǔ)救措施，可以參考相同負(fù)荷運(yùn)行的另一臺(tái)余熱鍋爐的主蒸汽流量，以此來(lái)彌補(bǔ)現(xiàn)有數(shù)據(jù)的不足。為了保證數(shù)據(jù)切換的可靠性，切換條件要嚴(yán)謹(jǐn)，現(xiàn)有函數(shù)的負(fù)荷下線(xiàn)上增加 25MW 與另外一臺(tái)的燃機(jī)負(fù)荷大于 100MW。如此設(shè)置的好處是當(dāng)另一臺(tái)運(yùn)行機(jī)組突然故障或跳機(jī)時(shí)保證數(shù)據(jù)能及時(shí)切換到函數(shù)輸出，保證機(jī)組的安全運(yùn)行。具體操作見(jiàn)圖 2。
圖中的模擬量切換塊 RAXFR 因設(shè)置合理的切換速率，避免切換過(guò)程中的信號(hào)大幅波動(dòng)對(duì)機(jī)組正常運(yùn)行造成的干擾。
新增三取中和函數(shù)輸出的切換。原有的三取中出口增加相應(yīng)的模擬量切換塊 RAXFR，以實(shí)現(xiàn)原有三取中和燃機(jī)負(fù)荷 – 鍋爐蒸汽流量曲線(xiàn)的切換，并設(shè)置合理的切換速率，防止因切換速率產(chǎn)生的擾動(dòng)。
4.主蒸汽流量計(jì)的常見(jiàn)故障處理方法
當(dāng)處理措施完成后，應(yīng)針對(duì)不同的故障類(lèi)型進(jìn)行進(jìn)一步分析處理好就地設(shè)備故障，這樣方能處理好相關(guān)的故障。
4.1 引壓管堵塞
一般情況下，引壓管的堵原因主要是由于差壓變送器引壓管不定期排污或顆粒物侵入等原因造成。當(dāng)引壓管堵塞時(shí)，關(guān)閉一次閥門(mén)，使用鋼絲或鐵絲將其堵塞位置暢通。如無(wú)法疏通，則打開(kāi)一次閥門(mén)借助蒸汽壓力加以沖洗。使用蒸汽沖洗后仍沒(méi)有解決引壓管堵塞，則應(yīng)動(dòng)用相關(guān)切割和焊接工具，更換引壓管的堵塞部分，使其恢復(fù)正常運(yùn)行。
4.2 引壓管路結(jié)冰
引壓管路結(jié)冰僅發(fā)生在極寒天氣或保溫措施不到位的情況下，其處理措施為及時(shí)投入相關(guān)的保溫電源，使伴熱電纜處于加熱狀態(tài)。檢查相應(yīng)的保溫層厚度是否滿(mǎn)足了相關(guān)的設(shè)計(jì)要求，或者為局部保溫層受到破壞，如發(fā)生因次而引起的溫度偏低，應(yīng)及時(shí)加裝相應(yīng)厚度的保溫中層。
引壓管路結(jié)冰的預(yù)防措施為進(jìn)入冬季時(shí)，及時(shí)檢查相關(guān)設(shè)備的保溫措施是否已到位，長(zhǎng)期運(yùn)行中有無(wú)損壞，如有損壞及時(shí)修復(fù)。
4.3 閥門(mén)連接處泄漏
閥門(mén)連接處泄漏多為一次閥門(mén)與管子的接頭處泄漏。當(dāng)閥門(mén)連接處泄漏時(shí)，在現(xiàn)場(chǎng)可以看到焊接處的滲水或者蒸汽泄漏現(xiàn)象，如果為一次閥門(mén)前泄漏，需要請(qǐng)專(zhuān)業(yè)堵漏公司予以處理，如果為一次閥門(mén)后泄漏，可以關(guān)閉一次閥門(mén)重新焊接堵漏。如果遇到特殊情況發(fā)生一次閥門(mén)后引壓管泄漏時(shí)，只要將泄漏處予以更換即可。
4.4 差壓變送器故障
差壓變送器在正常運(yùn)行時(shí)，出現(xiàn)的故障多是零點(diǎn)漂移、膜片變型或損壞和電子元件故障等。在現(xiàn)場(chǎng)能直接判斷的故障零點(diǎn)漂移和電子元件故障，膜片變型或損壞只能通過(guò)試驗(yàn)室的儀器通過(guò)校驗(yàn)后方可判斷。零點(diǎn)漂移的判斷方法為打開(kāi)平衡閥，關(guān)閉正、負(fù)壓側(cè)二次閥門(mén)，此時(shí)差壓變送器輸出電流為 4mA，畫(huà)面顯示為 0。如果不是 4mA，則說(shuō)明零點(diǎn)有漂移現(xiàn)象，需要對(duì)差壓變送器的零點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整。電子元件故障主要通過(guò)顯示和測(cè)量加以判斷。
5.結(jié)語(yǔ)
當(dāng)出現(xiàn)一臺(tái)故障的相應(yīng)措施的實(shí)施，減少了因?yàn)榱髁坑?jì)的原因?qū)C(jī)組控制造成的擾動(dòng)；當(dāng)三臺(tái)同時(shí)故障的方案實(shí)施避免了非計(jì)劃停機(jī)，為就地設(shè)備處理贏得了充足的時(shí)間。
